В настоящее время полным ходом идет строительство глобальной сети 5G. Согласно статистике, по состоянию на август 2020 года во всем мире насчитывается 92 коммерческих сети 5G, охватывающих 38 стран и регионов.
 
Эти сети 5G в основном используют стандарт TDD.
 
Я думаю, вы все знаете, что сети 4G LTE делятся на FDD LTE и TDD LTE.
 
Так называемые FDD и TDD относятся к дуплексу с частотным разделением и дуплексу с временным разделением соответственно.
 
 
Дуплекс FDD с частотным разделением каналов использует две разные полосы частот для восходящей линии связи от мобильного телефона к базовой станции и нисходящей линии связи от базовой станции к мобильному телефону.
 
Дуплексная связь TDD с временным разделением каналов использует одну и ту же полосу частот для передачи по восходящей и нисходящей линиям связи. Отличается разницей времени передачи узла.
 
Очевидно, что по сравнению с тем, как FDD монополизирует «полосу», TDD должна учитывать выделение временных интервалов восходящей и нисходящей линий связи и подавление помех, что является более сложным с технической точки зрения.
 
Однако коэффициент использования ресурсов спектра FDD не так хорош, как TDD.
 
Услуги мобильной связи имеют характеристики неравномерного восходящего и нисходящего трафика данных. Например, при просмотре видео объем нисходящих данных велик, а восходящих - очень мал. Если используется FDD, распределение ресурсов не является гибким, и полоса частот, занимаемая восходящей линией связи, в основном свободна.
 
TDD поддерживает гибкое распределение временных интервалов восходящей и нисходящей линии связи. В сценариях с большим трафиком нисходящей линии связи имеется немного больше временных интервалов нисходящей линии связи, и наоборот.
 
 
В эпоху 4G во всем мире существует больше сетей FDD LTE, чем TDD LTE.
 
В эпоху 5G ситуация изменилась.
 
5G требует большей полосы частот для достижения высоких скоростей. В высокочастотном диапазоне слишком сложно найти два симметричных широкополосных ресурса частотного диапазона, таких как FDD. Низкочастотный ресурс использования FDD совершенно неоправдан.
 
Более того, для технологии массивных антенн (Massive MIMO), принятой в 5G, TDD имеет лучшую взаимность сигналов и проще в разработке.
 
Поэтому, исходя из различных факторов, основные операторы обратились к TDD при развертывании собственных сетей 5G.
 

Что такое высокочастотные и низкочастотные сети

 
5G использует высокую частоту TDD, что означает, что он должен столкнуться с более сложной проблемой - недостаточным покрытием.
 
Недостаточное покрытие сети в основном вызвано недостаточной пропускной способностью восходящего канала.
 
У нисходящей линии связи, от базовой станции к мобильному телефону, поскольку базовая станция имеет более высокую мощность передачи в сочетании с поддержкой формирования диаграммы направленности и других технологий, как правило, проблем не возникает.
 
 
А в случае мобильный телефон - базовая станция, мощность антенны мобильного телефона очень низкая, т.е. ограничивается расстоянием связи между мобильным телефоном и базовой станцией.
 
Теперь 5G использует более высокие частотные диапазоны, чем 4G, такие как диапазон частот 3,5 ГГц, 4,9 ГГц и т.д. с большими потерями и более быстрым затуханием сигнала. Использование TDD оказывает более очевидное влияние на покрытие.
 
Итак, как решить эту проблему?
 
Эксперты придумали технологию SUL (Supplementary Uplink).
 
Идея этой технологии очень проста. Мы «позаимствуем» ресурсы из средней и низкой частоты в качестве восходящего канала!
 
 
Потери низких частот меньше, а расстояние распространения больше, что может эффективно помочь 5G увеличить покрытие.
 
Хотя полоса пропускания средней и низкой частоты меньше и не может соответствовать требованиям широкополосных сервисов Гбит / с, она может полностью справиться с большинством сценариев, включая связь по мобильному телефону.
 
Какие ресурсы среднего и низкочастотного диапазона подходят для «заимствования»?
 
Если взять в качестве примера 2,1 ГГц, China Unicom и China Telecom в настоящее время имеют ресурсы спектра 25 МГц и 20 МГц в этой полосе частот соответственно. Эти ресурсы временно заняты сетями 4G LTE, но они являются первым выбором для рекультивации частотных диапазонов.
 
Мы не можем принять универсальный подход и напрямую использовать эти ресурсы для 5G NR, в противном случае это повлияет на работу пользователей сети 4G. Однако можно использовать технологию динамического совместного использования спектра (DSS), чтобы позволить сетям 4G / 5G совместно использовать этот сегмент.
 
 
Таким образом, сформируется сетевой метод «средне- и низкочастотный FDD NR + высокочастотный TDD NR», который можно назвать «высокочастотной и низкочастотной сетью».
 
Традиционный восходящий канал с поддержкой SUL использует 3,5 ГГц для восходящего и нисходящего каналов на средних и малых расстояниях. Когда расстояние увеличивается и восходящий канал 3,5 ГГц оказывается «вне досягаемости», SUL активируется, и 3,5 ГГц заменяется на 2,1 ГГц, отвечающим за восходящий канал.
 
 
Таким образом, это означает, что большую часть времени (в ближнем и среднем диапазоне) вспомогательный восходящий канал бездействует.
 
Поэтому Huawei предложила «Super Uplink». Другими словами, на средних и малых расстояниях вспомогательные ресурсы восходящей линии связи также используются для взаимодействия с основной несущей TDD для отправки данных восходящей линии связи, в свою очередь, для расширения возможностей восходящей линии связи.
 
 
Это, несомненно, очень практичная идея, которая снимает ограничение на "связывание" спектра для агрегации несущих.
 
Кроме того, Huawei также уникально представила технологию узкого луча вещательного канала FDD 5G и технологию интеллектуальной оптимизации вещательного канала TDD 5G.
 
Технология FDD 5G отличается от традиционной широковещательной широколучевой технологии, но использует два широковещательных опроса узких лучей, которые могут увеличить покрытие на 3 дБ и увеличить глубину и широту охвата услуг VoNR.
 
 
Интеллектуальная оптимизация широковещательного канала системы TDD, в основном формирование диаграммы направленности, опрос и сканирование широковещательного канала, интеллектуальное определение сценариев покрытия и распределения пользователей с помощью ИИ, обеспечение нескольких комбинаций лучей для интеллектуального согласования.
 
 

Разработка стандартов и поддержка терминала

 
Возможность реализации сетевого режима «средне- и низкочастотный FDD NR + высокочастотный TDD NR» зависит от того, позволяет ли это стандарт и поддерживает ли его терминал.
 
Хотя TDD NR всегда был приоритетным вариантом для операторов и поставщиков оборудования, производители стандартов не забыли о FDD NR.
 
3 июля 2020 года стандарт версии 3GPP R16 был заморожен. В этой версии всесторонне улучшены сценарии 2C и 2B 5G, включая усовершенствования FDD NR.
 
В настоящее время завершена стандартизация большой полосы пропускания NR / DSS FDD, включая NR FDD 2,1 ГГц и FDD NR 700 МГц.
 
Кроме того, активно разрабатываются проекты FDD для агрегации несущих нисходящей линии связи с большой полосой пропускания (CA) и поддержки восходящей линии связи (SUL).
 
Что касается терминалов, текущие основные чипы, включая Huawei и Qualcomm, полностью поддерживают 3.5G / 2.6G / 2.1G / 1.8G NR, а некоторые из них поддерживают NR 700 МГц. К 2021 году чипы 5G будут поддерживать FDD NR с большой пропускной способностью и SUL с большой пропускной способностью.
 

Роль высокочастотных и низкочастотных сетей

 
В будущем для различных сценариев спроса, таких как городские районы и пригороды, наиболее разумным методом развертывания сетей 5G будет достижение большой пропускной способности с помощью TDD NR, а также достижение дополнительного покрытия и улучшения восходящего канала с помощью FDD NR.
 
Помимо устранения недостатков TDD NR в восходящем канале и увеличения покрытия в сельской местности, 5G FDD NR также играет роль в расширении глубокого покрытия в городских районах.
 
Комбинация высоких и низких частот на городских макростанциях может улучшить покрытие вне помещений. Более высокая проникающая способность может помочь покрыть внутренние помещения и сэкономить инвестиции в внутренние подсистемы 5G.
 
Можно даже сказать, что за счет скоординированной эксплуатации и технического обслуживания можно достичь целей по энергосбережению, отключив часть сети в ночное время или при небольшой нагрузке, при условии обеспечения стабильности ключевых показателей эффективности сети.
 
 
В целом, высокочастотные и низкочастотные сети полностью сочетают в себе преимущества большой пропускной способности TDD и дальнего покрытия FDD, что является очень «обоснованной» сетевой стратегией 5G.

Не забывайте следить за нами на нашем канале в telegram или в twitter, чтобы всегда быть в курсе последних новостей.